期末复习辅导系列 8.《第十八章 电功率》（焦耳定律） 知识点归纳-2023-2024学年九年级人教版物理

8.《焦耳定律》必考知识点归纳 一、电流的热效应 思考：通过电炉丝和导线的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？ 电流通过导体时产生的热量跟哪些因素有关？ 根据事实，作出猜想： 事实1.时间越长，电炉丝产生的热量越多—→猜想：导体产生的热量可能与通电时间长短有关。 事实2.电炉丝发热，而跟电炉丝相连的导线却不太热—→猜想：导体产生的热量可能与电阻大小有关。 事实3.短路时电池过热被烧坏—→猜想：导体产生的热量可能与电流大小有关。 讨论1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？——控制变量法 讨论2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？——转换法——电热——气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少 二、实验探究 1.电流产生的热量与电阻的关系 如图所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么? 实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 2.电流产生的热量与电流大小的关系 如图所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个T形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么? 实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 3.焦耳定律 ①内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 ②公式：Q=I2Rt Q-热量（J） I-电流（A） R-电阻（Ω） t-时间（s） ③电功公式：W=UIt，当消耗的电能全部用来做功时，Q=W=UIt，根据欧姆定律可以得到Q=W=I2Rt。 思考与讨论： 通过电炉丝和导线的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？ 电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不怎么热。 4.电热与电功的关系 当电风扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能。 电能—→内能 + 机械能 W＞Q热 注意：只有当电能全部用来产生热量时，电功才等于电热！ 三、专题突破 1.如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察__________________________的变化来反映电阻产生热量的多少。 （2）连接好电路后闭合开关，通电一段时间， 观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下，_________越大，产生的热量越多。 （3）乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的_________不同，如果通过电阻丝R1的电流是2A，则电阻丝R2在1min内产生的热量是_________J。 解答：（1） 电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，故实验中通过观察U形管内的液面高度差的变化来反映电阻产生热量的多少U形管内的液面高度差越大，采用了转换法。 （2）甲图中，两电阻丝串联，通过的电流相等，通电时间也相同，右侧容器中电阻值较大，连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，由转换法，表明在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 （3）乙图中R3与R2并联，根据串联电路电流的规律及并联电路电流的规律，通过R1与R2的电流不同； 如果通过电阻丝R1的电流是2A，由并联电路电流的规律，则I2+I3= 2A，因并联电路各支路两端电压相等，根据欧姆定律可得通过R2和R3电流相等，故有：I2=I3=1A； 电阻丝R2在1min内产生的热量是： Q=I2R2t=（1A）2×5Ω×60s=300J。 答案：（1）U形管内的液面高度差；（2）电阻；（3）电流；300。 2.如图所示，甲、乙完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝，瓶中插入温度计a、b。 （1）利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温均相同的煤油。此方案是探究电流通过电阻产生的热量与_________的关系。 （2）在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲_________R乙时，可以比较不